Name: vibrational spectra of a n719-chromophore/titania interface from empirical-potential molecular-dynamics simulation, solvated by a room temperature ionic liquid
Uploaded: 2020-01-25T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Vibrational Spectra of a N719-Chromophore/Titania Interface from Empirical-Potential Molecular-Dynamics Simulation, Solvated by a Room Temperature Ionic Liqui

Авторы благодарят профессора Дэвида Кокера за полезные дискуссии и Научный фонд Ирландии (SFI) за предоставление высокопроизводительных вычислительных ресурсов. Это исследование было поддержано двусторонней схемой финансирования SFI-NSFC (грантовый номер SFI/17/NSFC/5229), а также Программой исследований институтов третьего уровня (PRTLI) Cycle 5, совместно финансируемой Европейским фондом регионального развития.

1. Выполнение MD моделирования с использованием DL_POLY
<ol><li>Постройте первоначальную структуру DSC-систем N719-красителя адсорбированных на анатазе-титании (101) поверхности, solvated по «bmim» »NTf2 »- взяты из предыдущей работы12,13. Нарисуйте необходимую структур...

<ol>
	<li>Ohno, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electrochemical aspects of ionic liquids. , (2011).</li><li>Tefashe, U. M., Nonomura, K., Vlachopoulos, N., Hagfeldt, A., Wittstock, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Cation+on+Dye+Regeneration+Kinetics+of+N719-Sensitized+TiO2+Films+in+Acetonitrile-Based+and+Ionic-Liquid-Based+Electrolytes+Investigated+by+Scanning+Electrochemical+Microscopy.">Effect of Cation on Dye Regeneration Kinetics of N719-Sensitized TiO2 Films in Acetonitrile-Based and Ionic-Liquid-Based Electrolytes Investigated by Scanning Electrochemical Microscopy.</a> Journal of Physical Chemistry C. 116, 4316-4323 (2012).</li><li>Hardin, B. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energy+and+Hole+Transfer+between+Dyes+Attached+to+Titania+in+Cosensitized+Dye-Sensitized+Solar+Cells.">Energy and Hole Transfer between Dyes Attached to Titania in Cosensitized Dye-Sensitized Solar Cells.</a> Journal of American Chemical Society. 133, 10662-10667 (2011).</li><li>Bai, Y., Mora-Ser&#243;, I., De Angelis, F., Bisquert, J., Wang, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Titanium+Dioxide+Nanomaterials+for+Photovoltaic+Applications.">Titanium Dioxide Nanomaterials for Photovoltaic Applications.</a> Chimerical Reviews. 114, 10095-10130 (2014).</li><li>Teuscher, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetics+of+the+Regeneration+by+Iodide+of+Dye+Sensitizers+Adsorbed+on+Mesoporous+Titania.">Kinetics of the Regeneration by Iodide of Dye Sensitizers Adsorbed on Mesoporous Titania.</a> Journal of Physical Chemistry C. 118, 17108-17115 (2014).</li><li>Long, R., English, N. J., Prezhdo, O. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Minimizing+Electron-Hole+Recombination+on+TiO2+Sensitized+with+PbSe+Quantum+Dots:+Time-Domain+Ab+initio+Analysis.">Minimizing Electron-Hole Recombination on TiO2 Sensitized with PbSe Quantum Dots: Time-Domain Ab initio Analysis.</a> Journal of Physical Chemistry Letters. 5, 2941-2946 (2014).</li><li>Agrawal, S., English, N. J., Thampi, K. R., MacElroy, J. M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perspectives+on+quantum-based+molecular+simulation+of+excited-state+properties+of+organic+dye+molecules+in+dye-sensitised+solar+cells.">Perspectives on quantum-based molecular simulation of excited-state properties of organic dye molecules in dye-sensitised solar cells.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 14, 12044-12056 (2012).</li><li>Agrawal, S., Dev, P., English, N. J., Thampi, K. R., MacElroy, J. M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+TD-DFT+study+of+the+effects+of+structural+variations+on+the+photochemistry+of+polyene+dyes.">A TD-DFT study of the effects of structural variations on the photochemistry of polyene dyes.</a> Chemical Science. 3, 416-424 (2012).</li><li>Dev, P., Agrawal, S., English, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+Assessment+for+Predicting+Charge-Transfer+Excitations+of+Dyes+in+Complexed+State:+A+Study+of+Triphenylamine-Donor+Dyes+on+Titania+for+Dye-Sensitized+Solar+Cells.">Functional Assessment for Predicting Charge-Transfer Excitations of Dyes in Complexed State: A Study of Triphenylamine-Donor Dyes on Titania for Dye-Sensitized Solar Cells.</a> Journal of Physical Chemistry A. 117, 2114-2124 (2012).</li><li>Lyons, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silicon-bridged+triphenylamine-based+organic+dyes+for+efficient+dyesensitised+solar+cells.">Silicon-bridged triphenylamine-based organic dyes for efficient dyesensitised solar cells.</a> Solar Energy. 160, 64-75 (2018).</li><li>Lyons, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organic+Dyes+Containing+Coplanar+Dihexyl-Substituted+Dithienosilole+Groups+for+Efficient+Dye-Sensitised+Solar+Cells.">Organic Dyes Containing Coplanar Dihexyl-Substituted Dithienosilole Groups for Efficient Dye-Sensitised Solar Cells.</a> International Journal of Photo-Energy. , 7594869 (2017).</li><li>Byrne, A., English, N. J., Schwingenschlogl, U., Coker, D. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dispersion+and+Solvation+Effects+on+the+Structure+and+Dynamics+of+N719+Adsorbed+to+Anatase-Titania+Surfaces+in+Room-Temperature+Ionic+Liquids:+An+ab+initio+Molecular+Simulation+Study.">Dispersion and Solvation Effects on the Structure and Dynamics of N719 Adsorbed to Anatase-Titania Surfaces in Room-Temperature Ionic Liquids: An ab initio Molecular Simulation Study.</a> Journal of Physical Chemistry C. 120, 21-30 (2016).</li><li>Byrne, A., English, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+systematic+study+via+ab+initio+MD+of+the+effect+solvation+by+room+temperature+ionic+liquid+has+on+the+structure+of+a+chromophore-titania+interface.">A systematic study via ab initio MD of the effect solvation by room temperature ionic liquid has on the structure of a chromophore-titania interface.</a> Computational Materials Science. 141, 193-206 (2018).</li><li>Krishnan, Y., Byrne, A., English, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vibrational+Study+of+Iodide-Based+Room-Temperature+Ionic-Liquid+Effects+on+Candidate+N719-Chromophore/Titania+Interfaces+for+Dye-Sensitised+Solar-Cell+Applications+from+Ab+initio+Based+Molecular-Dynamics+Simulation.">Vibrational Study of Iodide-Based Room-Temperature Ionic-Liquid Effects on Candidate N719-Chromophore/Titania Interfaces for Dye-Sensitised Solar-Cell Applications from Ab initio Based Molecular-Dynamics Simulation.</a> Energies. 11, 2570 (2018).</li><li>Hengerer, R., Bolliger, B., Erbudak, M., Gr&#228;atzel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure+and+stability+of+the+anatase+TiO2+(101)+and+(001)+surfaces.">Structure and stability of the anatase TiO2 (101) and (001) surfaces.</a> Surface Science. 460, 162-169 (2000).</li><li>Bandaru, S., English, N. J., MacElroy, J. M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Implicit+and+explicit+solvent+models+for+modeling+a+bifunctional+arene+ruthenium+hydrogen-storage+catalyst:+a+classical+and+ab+initio+molecular+simulation+study.">Implicit and explicit solvent models for modeling a bifunctional arene ruthenium hydrogen-storage catalyst: a classical and ab initio molecular simulation study.</a> Journal of Computational Chemistry. 35, 683-691 (2014).</li><li>Mosconi, E., Selloni, A., De Angelis, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solvent+effects+on+the+adsorption+geometry+and+electronic+structure+of+dye-sensitized+TiO2:+a+first-principles+investigation.">Solvent effects on the adsorption geometry and electronic structure of dye-sensitized TiO2: a first-principles investigation.</a> Journal of Physical Chemistry C. 116, 5932-5940 (2012).</li><li>Bahers, T. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+Dye-Sensitized+Solar+Cells:+From+Theory+to+Experiment.">Modeling Dye-Sensitized Solar Cells: From Theory to Experiment.</a> Journal of Physical Chemistry Letter. 4, 1044-1050 (2013).</li><li>Preat, J., Michaux, C., Andr&#233;, J., Perp&#232;te, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pyrrolidine-Based+Dye-Sensitized+Solar+Cells:+A+Time-Dependent+Density+Functional+Theory+Investigation+of+the+Excited+State+Electronic+Properties.">Pyrrolidine-Based Dye-Sensitized Solar Cells: A Time-Dependent Density Functional Theory Investigation of the Excited State Electronic Properties.</a> International Journal of Quantum Chemistry. 112, 2072-2084 (2012).</li><li>Byrne, A., Krishnan, Y., English, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ab+initio+Molecular-Dynamics+Studies+of+the+Effect+of+Solvation+by+Room-Temperature+Ionic+Liquids+on+the+Vibrational+Properties+of+a+N719-chromophore/Titania+Interface.">Ab initio Molecular-Dynamics Studies of the Effect of Solvation by Room-Temperature Ionic Liquids on the Vibrational Properties of a N719-chromophore/Titania Interface.</a> Journal of Physical Chemistry C. 122, 26464-26471 (2018).</li><li>De Angelis, F., Fantacci, S., Selloni, A., Nazeeruddin, M. K., Gr&#228;tzel, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=First-principles+modeling+of+the+adsorption+geometry+and+electronic+structure+of+Ru+(II)+dyes+on+extended+TiO2+substrates+for+dye-sensitized+solar+cell+applications.">First-principles modeling of the adsorption geometry and electronic structure of Ru (II) dyes on extended TiO2 substrates for dye-sensitized solar cell applications.</a> Journal of Physical Chemistry C. 114, 6054-6061 (2010).</li><li>Schiffmann, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protonation-dependent+binding+of+ruthenium+bipyridyl+complexes+to+the+anatase+surface.">Protonation-dependent binding of ruthenium bipyridyl complexes to the anatase surface.</a> Journal of Physical Chemistry C. 114, 8398-8404 (2010).</li><li>Canongia Lopes, J. N., Deschamps, J., Padua, A. A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+Ionic+Liquids+Using+a+Systematic+All-Atom+Force+Field.">Modeling Ionic Liquids Using a Systematic All-Atom Force Field.</a> Journal of Physical Chemistry B. 108, 2038-2047 (2004).</li><li>Hoover, W. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Canonical+dynamics:+equilibrium+phase-space+distributions.">Canonical dynamics: equilibrium phase-space distributions.</a> Physical Reviews A. 31, 1695 (1985).</li><li>Allen, M. P., Tildesley, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Computer Simulation of Liquids. , (2017).</li><li>Jorgensen, W. L., Maxwell, D. S., Tirado-Rives, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+Testing+of+the+OPLS+All-Atom+Force+Field+on+Conformational+Energetics+and+Properties+of+Organic+Liquids.">Development and Testing of the OPLS All-Atom Force Field on Conformational Energetics and Properties of Organic Liquids.</a> Journal of American Chemical Society. 118 (45), 11225-11236 (1996).</li><li>Matsui, M., Akaogi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+Dynamics+Simulation+of+the+Structural+and+Physical+Properties+of+the+Four+Polymorphs+of+TiO2.">Molecular Dynamics Simulation of the Structural and Physical Properties of the Four Polymorphs of TiO2.</a> Molecular Simulation. 6, 239-244 (1991).</li><li>Todorov, I. T., Smith, W., Trachenko, K., Dove, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DL_POLY_3:+new+dimensions+in+molecular+dynamics+simulations+via+massive+parallelism.">DL_POLY_3: new dimensions in molecular dynamics simulations via massive parallelism.</a> Journal of Materials Chemistry. 16, 1911-1918 (2006).</li><li>English, N. J., Lauricella, M., Meloni, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Massively+parallel+molecular+dynamics+simulation+of+formation+of+clathrate-hydrate+precursors+at+planer+water-methane+interfaces:+insights+into+heterogeneous+nucleation.">Massively parallel molecular dynamics simulation of formation of clathrate-hydrate precursors at planer water-methane interfaces: insights into heterogeneous nucleation.</a> Journal of Chemical Physics. 140, 204714 (2014).</li><li>Thomas, M., Brehm, M., Fligg, R., V&#246;hringer, P., Kirchner, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computing+vibrational+spectra+from+ab+initio+molecular+dynamics.">Computing vibrational spectra from ab initio molecular dynamics.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 15, 6608-6622 (2013).</li><li>Mancini, J. S., Bowman, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+ab+initio+calculation+of+anharmonic+vibrational+frequencies:+Local-monomer+theory+and+application+to+HCl+clusters.">On the ab initio calculation of anharmonic vibrational frequencies: Local-monomer theory and application to HCl clusters.</a> Journal of Chemical Physics. 139, 164115 (2013).</li><li>Jaeqx, S., Oomens, J., Cimas, A., Gaigeot, M. P., Rijs, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gas-Phase+Peptide+Structures+Unraveled+by+Far-IR+Spectroscopy:+Combining+IR-UV+Ion-Dip+Experiments+with+Born-Oppenheimer+Molecular+Dynamics+Simulations.">Gas-Phase Peptide Structures Unraveled by Far-IR Spectroscopy: Combining IR-UV Ion-Dip Experiments with Born-Oppenheimer Molecular Dynamics Simulations.</a> Angewandte Chemie International Edition. 126, 3737-3740 (2014).</li><li>Hoffmann, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Extended+H&#252;ckel+Theory.+I.+Hydrocarbons.">An Extended H&#252;ckel Theory. I. Hydrocarbons.</a> Journal of Chemical Physics. 39, 1397-1412 (1963).</li><li>Chemical Computing Group. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Molecular Operating Environment software. , (2019).</li><li>Finnie, K. S., Bartlett, J. R., Woolfrey, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vibrational+spectroscopic+study+of+the+coordination+of+(2,+2'-bipyridyl-4,+4'-dicarboxylic+acid)+ruthenium+(II)+complexes+to+the+surface+of+nanocrystalline+titania.">Vibrational spectroscopic study of the coordination of (2, 2'-bipyridyl-4, 4'-dicarboxylic acid) ruthenium (II) complexes to the surface of nanocrystalline titania.</a> Langmuir. 14, 2744-2749 (1998).</li><li>Le&#243;n, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Vibrational Spectroscopy of Photosensitizer Dyes for Organic Solar Cells. , (2006).</li></ol>

Методы моделирования Ab initio являются дорогостоящими в выполнении и, следовательно, для выполнения моделирования на гораздо более длительные сроки потребует использования эмпирических силовых полей, по крайней мере некоторые из системы DSC. С этой целью была создана эквивалентная атоми?...

В красителя чувствительных солнечных элементов (DSCs), оптический разрыв полосы полупроводников мостима светопоглощающей, или сенсибилизации, красителя. DSCs требуют постоянной подзарядки: таким образом, электролит redox имеет важное значение для содействия этой постоянной поставки заряда (как правило, в виде I-/ I3 -, в органических растворителя). Это облегчает прохождение отверстий от сенсибилизирующего красителя к электролиту, с впрыскиваемыми фото-возбужденных электронов в металлический оксид субстрат, проходящий через к внешней цепи, с возможной рекомбинации происходит в катоде1. Важнейший аспект, лежащий в основе позитивного взгляда DSCs на широкий спектр приложений реального мира, проистекает из их простого производства, без необходимости в сырье с высокой чистотой; это резко контрастирует с высокой капитальными затратами и ультра-чистотой, необходимой для кремниевых фотоэлектрических. В любом случае, перспектива существенного улучшения сроков работы и продолжительности жизни DSCs путем замены менее стабильных электролитов с комнатной температуры ионных жидкостей (RTILs), имеющих низкую волатильность показывает значительные перспективы. Твердые физические свойства RTILs в сочетании с их жидкими электрическими свойствами (такими как низкая токсичность, воспламеняемость и волатильность)1 приводят их к тому, что они представляют собой довольно отличные кандидатские электролиты для использования в приложениях DSC.
Учитывая такие перспективы для RTILs в DSCs, это не удивительно, что в последние годы, наблюдается значительный рост активности в изучении DSC-прототип N719-хромофора / титании интерфейсы с RTILs. В частности, была проведена важная работа по таким системам2,3,4,5,которые учитывают широкий набор физико-химических процессов, в том числе кинетику заряда в красителе2,5,механистические шаги динамики электрон-дыры и передачи3,и, конечно же, эффекты титанийского субстрата на эти и прочие, процессы4.
Теперь, имея в виду впечатляющие достижения в DFT основе молекулярной моделирования, в частности AIMD6, как очень полезный прототип инструмента дизайна в материаловедении и особенно для DSCs7,8,9,10,11, с критической оценкой оптимального функционального отбора, имеющих жизненно важное значение8,9, МЕТОДы AIMD оказались очень полезными ранее в тщательном довольно значительном дисперсии и явном воздействии растворения RTIL на структуру красителя, режимы адсорбции и колебательные свойства на поверхностях DSC-полупроводника. В частности, принятие AIMD привело к некоторому успеху в достижении разумного, полуколичественного захвата и прогнозирования важных электронных свойств, таких как разрыв в диапазоне, а также структурная привязка13и вибрационные спектры14В рефери. 12-14, AIMD моделирования были выполнены широко на фото-активный N719-хромофорный краситель связан с (101) анатаза-титания поверхности, оценивая как электронные свойства и структурные свойства в присутствии обоих «bmim»+(NTf2)-12,13и «имим»+(Я)-14RTILs, в дополнение к вибрационным спектрам для случая «bmim»+(Я)-14. В частности, жесткость поверхности полупроводника15, помимо присущей ей сравнительной фотоактивности, привело к тому, что поверхность слегка изменилась в рамках моделирования AIMD, что делает (101) интерфейсы анатазы12,13,14подходящий выбор. Как показывает рефери 12, среднее расстояние между катионами и поверхностью снизилось примерно на 0,5 евро, среднее разделение между катионами и анионами уменьшилось на 0,6 евро, а заметное изменение РТИЛ в первом слое вокруг красителя, где катион ы был на авере возраст 1,5 й дальше от центра красителя, были непосредственно вызваны явными взаимодействиями дисперсии в RTIL-solvated систем. Нефизическое извивание конфигурации адсорбирования N719 также было результатом введения явных эффектов дисперсии в vacuo. В ref. 13 был проведен анализ того, повлияли ли эти структурные эффекты явного разведения RTIL и функционального отбора на поведение DSSCs, и был задна к выводу, что как явное разрознение, так и лечение дисперсии очень важны. В ref. 14, с высококачественными экспериментальными вибрационно-спектральными данными других групп под рукой, конкретные эффекты систематически сопосамывали на обоих явных «bmim»+(Я)-раздевание и точное обращение с дисперсией, установленные в рефери. 12 и 13 о воспроизведении основных спектральных режимов; это привело к выводу, что явное разлажение имеет важное значение, наряду с точным лечением дисперсионных взаимодействий, вторя более ранним выводам как структурных, так и динамических свойств в случае AIMD моделирования катализаторов в явном растворителе16. Действительно, Mosconi et al. также провели впечатляющую оценку явного эффекта растворения на DFT-режиме моделирования DSC17. Бахерс и др.18изучал экспериментальные спектры поглощения для красителей вместе с соответствующими спектрами на уровне TD-DFT; эти спектры TD-DFT очень хорошо согласовывались с точки зрения их вычисленных переходов с их экспериментальными коллегами. Кроме того, в нескольких растворителях преат и др. в нескольких растворителях были изучены спектры пирролидина (PYR)19, обеспечивая значительное понимание геометрических и электронных структур красителей, и вывод адекватных структурных изменений, которые служат для оптимизации свойств PYR основе DSSCs - дух моделирования под руководством / рационализированный "молекулярный дизайн", действительно.
Четко установив важный вклад как DFT, так и AIMD в точное моделирование свойств и функций DSCs, в том числе такие важные технические вопросы, как явное разлажение и соответствующее лечение дисперсионных взаимодействий со структурными, электронными и вибрационными точками7,9,10,11,12,13,теперь- в настоящей работы - акцент обращается к прагматическому вопросу о том, насколько хорошо эмпирически-потенциальные подходы могут быть адаптированы для решения уместных и разумных прогнозов структурных и колебательных свойств таких прототипных систем DSC, принимая краситель N719, адсорированный на анатазе (101) в «bmim»и«NTf2»- RTIL как случай в точке. Это важно не только из-за большого корпуса силового молекулярно-симуляционного деятельности и методологического оборудования, доступного для решения DSC моделирования7, и металлооксидных поверхностей более широко, но и из-за их ошеломляюще сниженной вычислительной стоимости по отношению к DFT основе подходов, а также возможность очень эффективного соединения с предвзятым выборки подходов к захвату более эффективнофазно фазового пространства и структурных виску-эволюции, доминируют твердые физические свойства при температуре окружающей среды. Поэтому, мотивированный этим открытым вопросом оценки и оптимизации силовых подходов, информированных как DFT и AIMD, так и экспериментальных данных для вибрационных спектров14,мы обращаемся к насущной задаче оценки эмпирического потенциала производительности при вибрационно-спектрном прогнозировании от MD, используя масс-взвешенные четыре трансформансы атокорьев n719 dye's autocorrelation function (F). Одной из ключевых проблем является то, как различные параметры частичного заряда RTIL могут повлиять на вибрационно-спектра прогноз, и особое внимание было уделено этому вопросу, а также более широкой задачей пошива силовых полей для оптимального прогнозирования спектрального режима по отношению к эксперименту и AIMD20.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>This was a molecular simulation, so no experimental equipment was used.</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>The name of the software was DL-POLY (the &#39;Classic&#39; version of which is available under GnuPublic Licence, via sourceforge)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

vibrational spectra of a n719-chromophore/titania interface from empirical-potential molecular-dynamics simulation, solvated by a room temperature ionic liquid

Точное молекулярное моделирование прогнозирования вибрационных спектров и других структурных, энергетических и спектральных характеристик фотоактивных металлооксидных поверхностей при контакте со светопоглощающими красителями является постоянной тернистой и неуловимой задачей в физической химии. Имея это в виду, молекулярно-динамика (MD) моделирование были выполнены с помощью оптимизированных эмпирических потенциалов для хорошо репрезентативных и прототипных красителей чувствительных солнечных батарей (DSC) solvated широко изучены комнатной температуры я оническая жидкость (RTIL), под видом «bmim»(«NTf2»- RTIL, solvating N719-sensitizing красителя адсорана на 101 анатазе-титании. При этом, важные идеи были почерпнуты в том, как с помощью RTIL как электролитическое отверстие принимает модулирует динамические и вибрационные свойства n719 красителя, оценивая спектры для DSC фото-активный интерфейс через Fourier преобразования масс-взвешенной функции автокорреляции скорости от MD. Приобретенные вибрационные спектры сравнивались с экспериментальными спектрами и те, которые были взяты из молекулярной динамики ab initio (AIMD); в частности, различные эмпирически-потенциальные спектры, генерируемые MD, дают представление о том, как параметризация частичного заряда заряда ионной жидкости влияет на вибрационный спектр. В любом случае, тщательная установка эмпирических моделей силового поля была показана эффективным инструментом в обработке вибрационных свойств DSC, при проверке AIMD и эксперимента.

Структурные свойства связывающих мотивов Представитель связывающие мотивы для четырех различных наборов частичной зарядки изображены на рисунке 2, после 15 см MD. На рисунке 2a, для (выше описанных) литературы полученн...

Watch this Scientific Journal Video about Vibrational Spectra of a N719-Chromophore/Titania Interface from Empirical-Potential Molecular-Dynamics Simulation, Solvated by a Room Temperature Ionic Liqui

Vibrational Spectra of a N719-Chromophore/Titania Interface from Empirical-Potential Molecular-Dynamics Simulation, Solvated by a Room Temperature Ionic Liquid

Краситель-сенсибилизированные солнечные батареи были solvated RTILs; с использованием оптимизированных эмпирических потенциалов, моделирование молекулярной динамики было применено для расчета вибрационных свойств. Полученные вибрационные спектры сравнивались с экспериментальной и аб инитио молекулярной динамикой; различные эмпирические потенциальные спектры показывают, как параметризация частичного заряда заряда ионной жидкости влияет на вибрационный спектр.

Вибрационная спектра N719-Хромофор/Титания Интерфейс от Эмпирического-Потенциального Молекулябельно-динамического моделирования, соваренного ионной жидкостью комнатной температуры

The accurate molecular simulation prediction of vibrational spectra, and other structural, energetic and spectral characteristics, of photo-active ...

В этом протоколе рассматривается, насколько хорошо эмпирические потенциальные подходы могут быть адаптированы для решения и разумного прогнозирования структурных и колебательно свойств прототипов систем солнечных батарей, опоясывых красителей. Это важно из-за ошеломляюще сниженных вычислительных подходов с возможностью использования различных подходов к выборке. Для выполнения молекулярно-динамического моделирования откройте DL_POLY программного обеспечения и используйте хорошо проверенное силовое поле Лопеса и др.для расслабления комнатной температуры ионной жидкой конфигурации с помощью эмпирических потенциалов. Затем используйте силовое поле Мацуи-Акаоги, включая подвижность Титании в процессе релаксации, для моделирования анатазы. Для выполнения оптимизации геометрии с конъюгированным градиентом минимизации относительного градиента прекращения 0.0001, укажите оптимизацию в файле поля в течение 15 пикосекунд с одной фемтосекундной остановкой времени в 300 Кельвин в ансамбле NVT.Чтобы запустить DL_POLY на терминале, введите DL_POLY. X.In файл управления, укажите Nose-Hoover для NVT и выберите траекторию скорости положения, печатая каждую фемтосекунду. Для поверхности анатазы убедитесь, что она периодически проходит вдоль х и у лабораторных осей, проецирующих на комнатную температуру ионные жидкости пару параллельных поверхностей с х-оси 21 ангстрема и оси 21 ангстрема.Убедитесь, что сенсибилизированная красителем система солнечных батарей с явным растворителем состоит из 827 атомов. Для вакуол случае, должно быть 347 атомов в системе. В полевом файле для параметров Леннарда-Джонса примените лоренц-Бертелот, сочетающий правила, и введите арифметическое среднее радиуса Леннарда-Джонса и геометрическое среднее глубина леннард-Джонса для эмпирических силовых полей в нижней части файла поля под вкладкой необязанных взаимодействий.Для обработки электростатики дальнего радиуса действия примените метод Эвальда, используя неоединяемую длину отсечения в 10 ангстремов, и установите реальный параметр распада пространства для метода Эвальда в файле управления примерно 3,14 на длину необялечения. Затем выберите число векторов волн Эвальда, чтобы обеспечить относительную терпимость в оценке Эвальда один раз от 10 до отрицательной пятой в файле управления. Провести ряд потенциальных оценок энергии с файлом REVCON переименован в config до тех пор, пока давление системы в выходе сходится в течение нескольких процентов, чтобы выбрать не связаны длины отсечения.Из файла истории используйте скорость диатома Python отдельно. py в терминале для извлечения отдельных скоростей x, y и z на каждом шагу. Чтобы вычислить функцию автоматической корреляции скорости, используйте vacf151005.py и введите classical_dye_autocore. ш в терминал. Функция автоматической корреляции скорости будет вычислена для всех диатомовых.Чтобы вычислить спектры из молекулярной динамики, используйте массу взвешенных Фурье Преобразование атомной скорости красителя автоматической корреляции функции, используйте Python MWPS. py и введите run_all_4. ш в терминале.Будут вычислены массы взвешенных спектров мощности. Для оценки частичных наборов изменений в комнатной температуре ионных жидкостей для имперского потенциального базового молекулярного динамического моделирования для готового сравнения друг с другом подготовьтесь к таблице литературных зарядов и введите эту таблицу в формат полевых файлов для DL-POLY. Для расчета комнатной температуры Mulliken ионных жидких зарядов, в среднем более четырех точек траектории молекулярной динамики ab-initio, повторно нормализовать и подготовить таблицу литературы обвинения и войти в таблицу в формате файла поля для DL-POLY.Для выполнения анализа EHT в среднем более четырех точек траектории молекулярной динамики ab-initio, реализованной в пакете программного обеспечения молекулярной рабочей среды. Повторно нормализовать и подготовить таблицу литературных сборов и выйти на поле в формате полевых файлов для DL-POLY. Здесь показаны репрезентативные связывающие мотивы четырех различных частичных наборов заряда после 15 пикосекунд молекулярной динамики.Для словесности выведенные заряды как продемонстрировано, видно взаимодействие седить водопода с поверхностным протоном можно наблюдать. Тем не менее, три ab-initio молекулярной динамики производных наборов заряда не имеют такой сильный Куломбическое взаимодействие с поверхностным протоном. Действительно, меньшая величина частичных зарядов в литературе, полученных случае по сравнению с теми, отобранных по-разному от ab-initio молекулярной динамики приводит к меньшей степени заряда экранирования по отношению к большей величине частичной комнатной температуры ионных жидких зарядов.Интересно, что Mulliken производных заряда набор показывает определенные устойчивые kinking красителя иметь видные связи водорода с преодолением атома кислорода на поверхности анатазы. Лучшее качество заряда подходит от ab-initio молекулярной динамики привести к более реалистичным N719 связывающие мотивы, которые в соответствии с PEV основе Борн-Оппенгеймер молекулярной динамики с участием Grimme-D3 дисперсии. Масса взвешенных ab-initio молекулярной динамики скорости автоматической корреляции функции спектральных результатов демонстрируют кластер спектроскопических пиков на 300 до 400 сантиметров области.Основные пики, присутствующие в классических спектрах, находятся на уровне 600 и 800 сантиметров для литературных зарядов, 525 и 800 сантиметров для зарядов Mulliken, 675, 810 и 900 сантиметров для зарядов EHT и 650, 800 и 900 сантиметров для набора заряда Хиршфельда. Обязательно проверьте начальную структуру геометрии Титании во всех направлениях. Для оптимизации силовое поле может быть использовано для оценки эмпирического потенциала в колебательном спектре, как и прогнозировалось для молекулярной динамики.молекулярная динамика ab-initio является эффективной и перспективной стратегией. Использование молекулярной динамики также, вероятно, будет иметь важное значение в моделировании позволяют красителя сенсибилизированных солнечных элементов прототип

Research

JoVE Journal

Chemistry

Untargeted Metabolomics from Biological Sources Using Ultraperformance Liquid Chromatography-High Resolution Mass Spectrometry (UPLC-HRMS)

Untargeted Metabolomics from Biological Sources Using Ultraperformance Liquid Chromatography-High Resolution Mass Spectrometry UPLC-HRMS

Нецелевые Метаболомики из биологических источников Использование UltraPerformance жидкостной хроматографии высокого разрешения масс-спектрометрии (UPLC-HRMS)

Here we present a workflow to analyze the metabolic profiles for biological samples of interest including; cells, serum, or tissue. The sample is first ...

Isolation and Preparation of Bacterial Cell Walls for Compositional Analysis by Ultra Performance Liquid Chromatography

Изоляция и подготовка бактериальных клеточных стенок для композиционного анализа с помощью ультра производительности жидкой хроматографии

The bacterial cell wall is critical for the determination of cell shape during growth and division, and maintains the mechanical integrity of cells in the ...

Highly Stereoselective Synthesis of 1,6-Ketoesters Mediated by Ionic Liquids: A Three-component Reaction Enabling Rapid Access to a New Class of Low Molecular Weight Gelators

Высоко Стереоселективный Синтез 1,6-кетоэфиров посредничестве Ионные жидкости: трехкомпонентной реакции Включение быстрого доступа к новому классу низкомолекулярных Gelators

In organic chemistry ionic liquids (ILs) have emerged as safe and recyclable reaction solvents. In the presence of a base ILs can be deprotonated to form ...

Preparation of Carbon Nanosheets at Room Temperature

Получение углеродных нанолистов при комнатной температуре

Amphiphilic molecules equipped with a reactive, carbon-rich "oligoyne" segment consisting of conjugated carbon-carbon triple bonds self-assemble into ...

Synthesis and Exfoliation of Discotic Zirconium Phosphates to Obtain Colloidal Liquid Crystals

Синтез и Отслоение дискотического циркониевых Фосфаты для получения кристаллов коллоидное Liquid

Due to their abundance in natural clay and potential applications in advanced materials, discotic nanoparticles are of interest to scientists and ...

Temperature-programmed Deoxygenation of Acetic Acid on Molybdenum Carbide Catalysts

Температура запрограммированный Деоксигенация уксусной кислоты на Молибден Carbide катализаторах

Temperature programmed reaction (TPRxn) is a simple yet powerful tool for screening solid catalyst performance at a variety of conditions. A TPRxn system ...

From Molecules to Materials: Engineering New Ionic Liquid Crystals Through Halogen Bonding

От молекул до материалы: Инжиниринг новых ионных кристаллов жидкости через галогенные склеивание

Herein, we demonstrate that a bottom-up approach, based on halogen bonding (XB), can be successfully applied for the design of a new type of ionic liquid ...

Total Internal Reflection Absorption Spectroscopy (TIRAS) for the Detection of Solvated Electrons at a Plasma-liquid Interface

Total Internal Reflection Absorption Spectroscopy TIRAS for the Detection of Solvated Electrons at a Plasma-liquid Interface

Полное внутреннее отражение абсорбционная спектроскопия (Тирас) для обнаружения сольватированного электронов в плазме жидкость интерфейс

The total internal reflection absorption spectroscopy (TIRAS) method presented in this article uses an inexpensive diode laser to detect solvated ...

Microfluidic Preparation of Liquid Crystalline Elastomer Actuators

Подготовка microfluidic жидкий кристаллический эластомер приводов

This paper focuses on the microfluidic process (and its parameters) to prepare actuating particles from liquid crystalline elastomers. The preparation ...

Multiscale Sampling of a Heterogeneous Water/Metal Catalyst Interface using Density Functional Theory and Force-Field Molecular Dynamics

Мультимасштабный выборки гетерогенных воды/металла катализатора интерфейса с использованием теории функционала плотности и Force-Field молекулярной динамики

A significant number of heterogeneously-catalyzed chemical processes occur under liquid conditions, but simulating catalyst function under such conditions ...